CN102472586B

CN102472586B - 气氛分离装置

Info

Publication number: CN102472586B
Application number: CN201080030408.3A
Authority: CN
Inventors: P·杜森; C·克拉韦鲁拉斯; X·克吕泽尔
Original assignee: Stein Heurtey SA
Current assignee: Fives Stein SA
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-07-02
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2030-07-02
Also published as: FR2947737A1; WO2011004302A1; FR2947737B1; KR20120038434A; BR112012000265A2; EP2452143A1; CN102472586A

Abstract

气氛分离装置，其安置在具有不同属性的气氛的用于处理金属带材的连续处理线的两腔室(Ca，Cb)之间，以避免位于上游的第一腔室(Ca)的气氛进入位于下游的第二腔室(Cb)中，且反之亦然，所述气氛分离装置包括：第一对电动辊(R1a，R1b)，在装置的入口带材(1)在第一对电动辊之间行进；第二对电动辊(R2a，R2b)，在装置的出口带材在第二对电动辊之间行进。成对辊(R1a，R1b；R2a，R2b)被布置以引起带材的行进平面(Pa，Pb)在装置的入口和出口之间的变化；并且，在辊之间的间距被调节以使得，当带材具有几何缺陷时，辊减小带材在其宽度上的缺陷，以限制气流(Fa，Fb)。

Description

气氛分离装置

技术领域

本发明涉及一种气氛分离装置，所述气氛分离装置安置在用于热处理金属带材的连续处理线的炉子的两腔室之间，腔室具有不同属性的气氛。

背景技术

处理线可以是例如退火线或电镀线。

热处理的目标带材在相继的腔室中连续行进，特别是加热室、保持室和冷却室，以随循适于所针对的机械特性的热路径。

热循环可以例如包括：加热到800℃的温度，在该温度保持10秒，继而进行快速冷却。为了避免带材的氧化，炉子通常保持在还原气氛下，还原气氛由氮气和氢气的混合物组成。

在加热室和冷却室中的氢气浓度通常在5％到15％之间。在快速对流的冷却室中，有利的是，具有更高的氢气浓度，以提高冷却的性能，例如20-80％的氢气。

连续金属带材退火炉通常具有容积较大的腔室。连续注入以保持腔室低压的气氛流量较高，例如100-300m³/h。氢气比氮气贵很多，有利的是，保持加热室和保持室处于较低的氢气浓度下，以限制所注入气氛的成本。用于金属带材的连续处理炉的两相继腔室的气氛从而可以是不同属性的，特别地在其氢气浓度上。

在炉子的不同腔室之间没有屏障的情况下，气氛的移动将从一腔室向另一腔室进行，引起每个组分的浓度变化，这会影响热处理的效果或带材的表面质量。

此外，富氢气的气氛的使用需要对设备安全性进行特定预防。氢气浓度的增大——其源自从一高氢气浓度腔室向一低氢气浓度腔室的较大移动——可能需要也在低浓度腔室中实施补充保护。

为了保持每段气氛的组成，需要在这些段中注入补充气体，这对设备的经济平衡有影响。

技术问题因此在于在设备的不同段之间设置一屏障，以保持对这些气氛的良好控制，同时使得带材经过，而不对带材有物理损坏。该屏障还应允许限制气氛在两腔室之间的移动。

根据现有技术，通过插入一分离装置获得设备的不同段的受控气氛的分离，所述分离装置包括两缩口(rétreint)区域，在两缩口区域之间要么注入用于产生一缓冲区域的气体，要么抽吸在缩口区域之间经过的气体。

这些缩口例如具有在带材两侧定位和产生产品的经过窗口的节气门的形式。这些缩口通过经过窗口的调节距离调节装置的相对密封。

金属带材可能具有不同的几何缺陷，如具有瓦形式的不良平直度，或在带材上有皱褶。这些缺陷需要带有扩大通过窗口的缩口装置的调节，以使得带材能够没有损坏地通过，但这增大逸出截面并因此降低装置的效率。

文献JP05214450示出一种气氛分离装置，所述气氛分离装置布置在对不锈钢进行光亮处理的退火炉的入口和出口，保持在高氢气浓度下。带材在装置的出口的行进平面与在入口的行进平面相同。

为了限制逸出截面，通过使耐高温的柔性金属元件相适应，有时进行对密封装置的修改。这些元件允许减小逸出截面，不过在与带材接触的情况下，会在带材上引起划痕。在柔性元件没有良好对齐或带材的几何形状有缺陷的情况下，会产生在柔性元件和带材之间的这种接触。当带材温度较高，例如为700℃时，还会限制柔性元件随时间的寿命。

发明内容

本发明因此涉及一种气氛分离装置，其安置在具有不同属性的气氛的用于处理金属带材的连续处理线的两腔室之间，允许避免位于装置的上游的腔室的气氛进入位于下游的腔室中，且反之亦然。

根据本发明的气氛分离装置包括：

-第一对电动辊(rouleauxmotorisés)，带材在第一对电动辊之间行进，该第一对电动辊保证在第一腔室和装置的内部的密封的主要部分；

-第二对电动辊，带材在第二对电动辊之间行进，该第二对电动辊保证在第二腔室和装置的内部之间的密封的主要部分；

和其特征在于，成对辊被布置以引起带材的行进平面在装置的入口和出口之间的变化；并且，在每对辊之间的间距被调节以使得，当带材具有几何缺陷时，特别是具有呈瓦形的横向型面时，辊减小带材在其宽度上的缺陷，以限制气流。

在带材在本发明的装置的辊之间经过时，带材不经历塑性变形。因此，在带材在装置中通过后，带材重回其初始的型面，例如呈瓦形的型面。

根据另一方面，气氛分离装置包括：

-箱体，上游腔室的出口和下游腔室的入口在箱体中开口；

-在箱体的入口的第一对电动辊，带材在所述第一对电动辊之间行进，所述第一对电动辊保证在上游腔室和箱体的内部之间的密封的主要部分；

-在箱体的出口的第二对电动辊，带材在所述第二对电动辊之间行进，所述第二对电动辊保证在下游腔室和箱体的内部之间的密封的主要部分；

和其特征在于：

-箱体的入口的和出口的成对辊相对于带材的行进方向横向地岔开，以引起带材的行进平面在箱体的入口和出口之间的变化，入口的成对辊的一辊支撑抵靠带材的一凹形部分，而出口的成对辊的一辊支撑抵靠带材的位于与第一辊相对侧的另一凹形部分；

-并且，在至少一对辊之间的间距被调节以使得，当带材具有几何缺陷时，特别是具有呈瓦形的横向型面时，所述至少一对辊减小带材在其宽度上的几何缺陷，以限制气流。

优选地，在装置的入口和出口之间，带材的行进平面之间的距离在30mm到100mm之间。

装置可以包括抽取部件，所述抽取部件用于抽取在成对辊之间的容积的内部存在的气氛，引起从腔室流向装置的内部的气流。

根据另一可能性，装置可以包括注入部件，所述注入部件用于将气体注入在成对辊之间的容积的内部，引起从装置的内部流向腔室的气流。

有利地，至少与由于行进平面变化而支撑抵靠带材的辊相对的辊在平移方面是活动的，以调节辊之间的间距；并且，在每对辊之间的距离根据带材的几何缺陷的程度进行调节。

优选地，辊由轴体承载，轴体转动安装在固定在滑架上的轴承中，滑架可以在滑轨上滑动，滑架的平移运动通过一驱动机件获得。设置一柔性密封装置，以在围绕辊的一箱体的壁体和轴承的固定外壳之间建立密封连接。辊的运行位置可以通过可调节的挡块获得。

优选地，辊的周向速度与带材的行进速度同步。逸出截面从而可以被最小化，因为通过“轧制”作用，带材被强制在辊之间经过，而没有对带材的损坏，因为辊的圆周速度与带材的行进速度同步。此外，每个辊的表面状态被确定，以避免带材的任何痕迹。

利用根据本发明的一构型，对逸出截面的调节更为精确，因为带材支撑在组成每对辊的两辊之一上，这允许具有一几何参考位置。

带材在组成每对辊的两辊之一上的支撑——其由根据本发明的带材的行进平面的变化引起——避免带材在成对辊之间的任何振抖(flottement)。相反地，带材在两对辊之间没有偏转的装置引起带材的振抖，带材的振抖可能使带材的表面产生痕迹或产生带材在气氛分离装置的上游或下游的振抖。

利用根据本发明的装置的特征，带材的几何缺陷不再是对气氛分离效率的限制。

可以在上游腔室的出口和下游腔室的入口两侧设置成型密封块，以最大程度地封闭在辊的周沿和腔室的壁体之间的空隙，而不妨碍辊的转动。

根据本发明的装置被设计以这样的方式运行：产品可以具有较高的温度，例如800℃，和气氛可以是热的，例如500℃。装置还被设计以这样的方式运行：在位于装置的上游和下游的气氛之间的温度差别较大。

根据本发明的装置可以有利地被使用于分离具有非常不同的属性的气氛，例如在一用于带材的氧化气氛和一还原气氛之间或在一湿润气氛和一干燥气氛之间。

本发明可被使用在竖式炉或卧式炉上，带材在装置处在水平面或在竖直面上行进。

附图说明

除了以上所示的布置，本发明包括一定数量的其它布置，这将在下文中根据实施例进行更为明确地阐述，不过这些实施例没有任何的限定性。附图中：

－图1是根据本发明的装置的示意性竖直剖视图，带材在竖直平面中行进。为了方便对本发明的理解，某些尺寸有意地不成比例。

－图2是根据图1的线II-II的放大比例的横向剖视图，示出带材在其进入到装置中前的一型面示例。

－图3是根据图1的线III-III的局部横向剖视图，示出带材在根据本发明的装置的一对辊之间经过时带材的一型面示例。

－图4是两辊的放大比例的端部视图，没有正常围绕辊的箱体。

－图5是根据图4的箭头V的缩小比例的图4辊的俯视图，和

－图6是根据本发明的装置的与图1相似的剖视图，其中气体注入箱体中。

具体实施方式

图1示出一带材1，该带材沿着通过箭头△示出的带材行进方向、从一上游腔室Ca向一下游腔室Cb竖直地行进。根据图1的示例，带材从高向低行进，不过相反地也是可能的，正如沿着相对于垂线倾斜的方向行进。带材也可以水平地行进。

气氛分离装置A布置在腔室Ca和Cb之间。装置A包括隔热的箱体2，保证在上游腔室Ca和下游腔室Cb之间的密封连接。在箱体2中，两对电动辊R1a/R1b和R2a/R2b分别安置在箱体的入口和出口。带材1在每对辊之间行进。

入口的成对辊R1a/R1b和出口的成对辊R2a/R2b相对于带材的行进方向横向地岔开一距离D，以引起行进平面在箱体2的入口和出口之间的变化。行进平面在箱体的上游由Pa表示，而在箱体的下游由Pb表示。定位成对辊以保证带材在组成每对辊的两辊之一上的完全支撑。根据图1，带材1完全支撑在辊R1a和R2a上，或偏移辊(rouleaudéviateur)上。入口的成对辊的偏移辊R1a支撑抵靠带材的一凹形部分，和出口的成对辊的偏移辊R2a也支撑抵靠所述带材的位于与第一辊R1a相对侧的一凹形部分。

两平面Pa和Pb可以是平行的或是彼此相对倾斜的。在平面Pa和Pb之间的距离D如下：该距离允许带材的足够偏转α，从而保证带材在偏移辊R1a和R2a上的支撑。该距离D优选地在30mm到100mm之间。

元件3a、3b、3c和3d，或成型的密封块，允许减小在辊的母线与腔室Ca和Cb之间的逸出截面，以限制对气氛的消耗。元件3a、3b、3c和3d由形状构件(piècedeforme)构成，形状构件在腔室的或箱体的壁体上固定，具有贴合辊的外廓的一凹向表面，以限制在辊处的侧向逸出。元件3a、3b、3c和3d被设置在箱体的入口和出口的两侧。

一对辊相对地在相反的方向上转动并通过未显示的驱动部件以与带材行进速度同步的速度被带动。这允许获得在带材的表面和辊的外母线之间的零相对速度，以不使得带材出现痕迹。

图4和图5与图1相比放大比例地示出辊R2a、R2b的安装。辊R1a、R1b以相似的方式进行安装和对安装的描述从而将限于R2a、R2b。

辊R2a、R2b由轴体4a、4b(图5)承载，轴体在轴承5a、5b中转动安装，轴承布置和固定在滑架6a、6b上。这些滑架6a、6b在水平滑轨7a、7b上滑动，所述水平滑轨正交于辊R2a、R2b的几何轴线。滑架6a、6b和辊R2a、R2b的平移移动通过一气动、液压、机械或电动驱动机件8a、8b获得。根据图4和图5的实施例，驱动机件8a、8b由千斤顶9a、9b形成，千斤顶是双重效应的、液压的或气动的，千斤顶的轴线平行于滑轨7a、7b定向。每个千斤顶的汽缸相对于滑轨7a、7b是固定的，而每个千斤顶的杆体的外端部连接到各自的滑架6a、6b。

特别是由呈折叠式的弹性体折箱构成的柔性密封装置10a、10b被设置以在箱体2的壁体11之间建立密封连接，所述壁体包括由轴体4a、4b穿过的开口12和轴承5a、5b的固定外壳。

滑架6a、6b在平移方面的可能移动通过双箭头13a、13b进行示意。

辊R2a、R2b的运行位置通过可调节挡块14a、15a和14b、15b获得。每个挡块的位置可以通过一螺栓/螺母系统和带动螺栓转动的一电马达进行控制。电马达接收一远程控制位的指令。滑架对挡块的支撑一般作用在一电开关上，电开关控制驱动机件8a、8b在所达到的位置中停止。可调节的挡块允许根据装置上游的几何特征，调节辊的间距，即带材的通过窗口的宽度。

根据本发明的一实施例，一机件(未显示)连续测量在气氛分离装置入口的带材的几何特征和将一信号发送到处理线的控制系统。该信号被采用以自动调整气氛分离装置的辊的定位。

根据图1的实施例，支承辊R1a和R2a在平移方面是固定的，仅仅辊R1b和R2b沿着正交于辊的平行几何轴线的方向在平移方面是活动的。根据另一实施例，四个辊沿着上述方向在平移方面是活动的。

根据图1的实施方式的装置包括抽取部件K，所述抽取部件用于抽取(soutirage)在成对辊之间的容积的内部存在的气氛，引起从腔室流向装置的内部的气流。

在箱体2的内部存在的气氛通过一导管E被抽吸和排出到箱体外，导管布置在两对辊之间并与抽取或抽吸部件K相连接。这种抽吸引起在腔室Ca和Cb中存在的气氛向箱体内部的流动流量。排出到装置外的流量F从而是来自腔室Ca的流量Fa和来自腔室Cb的流量Fb之和。腔室的气氛向装置A的内部的流动方向允许避免：腔室Ca的气氛进入腔室Cb中和反之亦然。根据本发明的装置允许获得气氛在两腔室Ca和Cb之间的良好分离。

根据另一可能性，在图6上示出，装置包括注入部件1，所述注入部件用于将气体G注入在成对辊之间的容积内部——即箱体2——中，引起从装置的内部流向腔室Ca、Cb的气流，如通过相对于图1相反的箭头Ga、Gb所示。

图2示出在装置的入口的具有瓦形的型面即呈圆弧形的一带材1。呈瓦形的几何变形的程度通过对应圆弧的箭头的距离X示出。图3示出：当带材在成对辊之间经过时，带材的几何变形被极大地减小为箭头Y的值。当带材略微变形时，或厚度较小时，箭头Y可以减小到带材的厚度。

在根据本发明的气氛分离装置的出口，带材可重回与在其进入装置中前所具有的形状相近的形状。

为了准确描述且没有任何限定性，根据本发明的装置的尺寸的示例在下文中给出，用于宽度为1500mm和厚度为2mm的带材：

-箱体的内侧长度：2000mm

(沿着带材的行进方向的尺寸)

-带材的通过截面：1700×290mm

(炉子的有效内截面)

-辊的直径：300mm

-在两对辊之间的孔距：1100mm

-距离D：50mm

Claims

1.一种气氛分离装置，其安置在具有不同属性的气氛的用于处理金属带材的连续处理线的两腔室(Ca，Cb)之间，以避免位于所述气氛分离装置的上游的第一腔室(Ca)的气氛进入位于下游的第二腔室(Cb)中，且避免位于下游的第二腔室(Cb)的气氛进入位于上游的第一腔室(Ca)中，所述气氛分离装置包括：

－第一对电动辊(R1a，R1b)，所述带材在所述第一对电动辊之间行进，该第一对电动辊保证在所述上游的第一腔室(Ca)和所述气氛分离装置的内部之间的密封的主要部分；

－以及第二对电动辊(R2a，R2b)，所述带材在所述第二对电动辊之间行进，该第二对电动辊保证在所述下游的第二腔室(Cb)和所述气氛分离装置的内部之间的密封的主要部分；

其特征在于，成对辊(R1a，R1b；R2a，R2b)被布置以引起所述带材的行进平面(Pa，Pb)在所述气氛分离装置的入口和出口之间的变化；

并且，在每对辊之间的间距被调节以使得，当所述带材具有几何缺陷时，所述每对辊减小所述带材在其宽度上的缺陷，以限制气流(Fa，Fb)。

2.根据权利要求1所述的气氛分离装置，其特征在于，在所述每对辊之间的间距被调节以使得，当所述带材具有呈瓦形的横向型面时，所述每对辊减小所述带材在其宽度上的缺陷，以限制气流(Fa，Fb)。

3.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，在所述气氛分离装置的入口和出口之间，所述带材的行进平面(Pa，Pb)之间的距离(D)在30mm到100mm之间。

4.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，所述气氛分离装置包括抽取部件，所述抽取部件用于抽取在成对辊之间的容积的内部存在的气氛，引起从所述腔室流向所述气氛分离装置的内部的气流。

5.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，所述气氛分离装置包括注入部件，所述注入部件用于将气体注入在成对辊之间的容积的内部，引起从所述气氛分离装置的内部流向所述腔室的气流。

6.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，至少与由于行进平面变化而支撑抵靠所述带材的辊(R1a，R2a)相对的辊(R1b，R2b)在平移方面是活动的，以调节所述辊之间的间距；并且，在每对辊(R1a，R1b；R2a，R2b)之间的距离根据所述带材的几何缺陷的程度进行调节。

7.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊(R1a，R1b；R2a，R2b)由轴体(4a，4b)承载，所述轴体转动安装在固定在滑架(6a，6b)上的轴承(5a，5b)中，所述滑架能在滑轨(7a，7b)上滑动，所述滑架(6a，6b)的平移运动通过一驱动机件(8a，8b)获得。

8.根据权利要求7所述的气氛分离装置，其特征在于，设置一柔性密封装置(10a，10b)，以在围绕所述辊的一箱体(2)的壁体(11)和所述轴承(5a，5b)的固定外壳之间建立密封连接。

9.根据权利要求7所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊(R1a，R1b；R2a，R2b)的运行位置通过可调节的挡块(14a，15a；14b，15b)获得。

10.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊的周向速度与所述带材的行进速度同步。

11.根据权利要求1或2所述的气氛分离装置，其特征在于，在上游的第一腔室(Ca)的出口和下游的第二腔室(Cb)的入口两侧设置成型密封块(3a，3b，3c，3d)，以最大程度地封闭在所述辊的周沿和所述腔室的壁体之间的空隙，而不妨碍所述辊的转动。

12.根据权利要求8所述的气氛分离装置，其特征在于，所述箱体(2)是隔热的。

13.一种气氛分离装置，其安置在具有不同属性的气氛的用于处理金属带材的连续处理线的两腔室(Ca，Cb)之间，以避免位于所述气氛分离装置的上游的第一腔室(Ca)的气氛进入位于下游的第二腔室(Cb)中，且避免位于下游的第二腔室(Cb)的气氛进入位于上游的第一腔室(Ca)中，所述气氛分离装置包括：

－箱体(2)，上游的第一腔室(Ca)的出口和下游的第二腔室(Cb)的入口在所述箱体中开口；

－在所述箱体的入口的第一对电动辊(R1a，R1b)，所述带材在所述第一对电动辊之间行进，所述第一对电动辊保证在所述上游的第一腔室(Ca)和所述箱体的内部之间的密封的主要部分；

－以及在所述箱体的出口的第二对电动辊(R2a，R2b)，所述带材在所述第二对电动辊之间行进，所述第二对电动辊保证在所述下游的第二腔室(Cb)和所述箱体的内部之间的密封的主要部分；

其特征在于：

－入口的和出口的成对辊(R1a，R1b；R2a，R2b)相对于所述带材的行进方向(△)横向地岔开，以引起所述带材的行进平面(Pa，Pb)在所述箱体的入口和出口之间的变化，入口的成对辊的一辊(R1a)支撑抵靠所述带材的一凹形部分，而出口的成对辊的一辊(R2a)支撑抵靠所述带材的位于与所述入口的成对辊的该一辊(R1a)相对侧的另一凹形部分；

－并且，在至少一对辊之间的间距被调节以使得，当所述带材具有几何缺陷时，所述至少一对辊减小所述带材在其宽度上的几何缺陷，以限制气流(Fa，Fb)。

14.根据权利要求13所述的气氛分离装置，其特征在于，在所述至少一对辊之间的间距被调节以使得，当所述带材具有呈瓦形的横向型面时，所述至少一对辊减少所述带材在其宽度上的几何缺陷，以限制气流(Fa，Fb)。

15.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，在所述气氛分离装置的入口和出口之间，所述带材的行进平面(Pa，Pb)之间的距离(D)在30mm到100mm之间。

16.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，所述气氛分离装置包括抽取部件，所述抽取部件用于抽取在成对辊之间的容积的内部存在的气氛，引起从所述腔室流向所述气氛分离装置的内部的气流。

17.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，所述气氛分离装置包括注入部件，所述注入部件用于将气体注入在成对辊之间的容积的内部，引起从所述气氛分离装置的内部流向所述腔室的气流。

18.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，至少与由于行进平面变化而支撑抵靠所述带材的辊(R1a，R2a)相对的辊(R1b，R2b)在平移方面是活动的，以调节所述辊之间的间距；并且，在每对辊(R1a，R1b；R2a，R2b)之间的距离根据所述带材的几何缺陷的程度进行调节。

19.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊(R1a，R1b；R2a，R2b)由轴体(4a，4b)承载，所述轴体转动安装在固定在滑架(6a，6b)上的轴承(5a，5b)中，所述滑架能在滑轨(7a，7b)上滑动，所述滑架(6a，6b)的平移运动通过一驱动机件(8a，8b)获得。

20.根据权利要求19所述的气氛分离装置，其特征在于，设置一柔性密封装置(10a，10b)，以在围绕所述辊的一箱体(2)的壁体(11)和所述轴承(5a，5b)的固定外壳之间建立密封连接。

21.根据权利要求19所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊(R1a，R1b；R2a，R2b)的运行位置通过可调节的挡块(14a，15a；14b，15b)获得。

22.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，所述辊的周向速度与所述带材的行进速度同步。

23.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，在上游的第一腔室(Ca)的出口和下游的第二腔室(Cb)的入口两侧设置成型密封块(3a，3b，3c，3d)，以最大程度地封闭在所述辊的周沿和所述腔室的壁体之间的空隙，而不妨碍所述辊的转动。

24.根据权利要求13或14所述的气氛分离装置，其特征在于，所述箱体(2)是隔热的。